Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 360 Grad Ortung (Windrichtung) mit Hall Effekt Sensor und ATmega


von Herbert K. (avr-herbi)


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Hallo,
ich möchte gern mit einem ATmega die Windrichtung auf einer LCD Anzeige 
ausgeben. LCD 0-359 Grad und N,S,O,W anzeigen lassen, hab ich kein 
Problem mit.

ABER

Wie von einer Windfahne abnehmen? Potis scheiden aus, die sind nach 
einiger Zeit meist hin ... so weit meine Erfahrung.

2 Ideen hab ich:

a) 36 Stück (alle 10 Grad) ein Reedkontakt (feststehend) und ein Magnet 
an der Windfahne. Das würd ich hinbekommen. Aber von der Haltbarkeit von 
den Reedkontakten weiß ich zu wenig.

b) 36 Stück (alle 10 Grad) so ein Hall Effekt Sensor (z.B. A3144).
Mit Hall Effekt Sensoren hab ich allerdings "0" Erfahrung.

Habt Ihr andere Ideen / Vorschläge oder hat das schon mal jemand 
gemacht?

Danke schon einmal. Viele Grüße Herbert

von 123 (Gast)


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Herbert K. schrieb:
> b) 36 Stück (alle 10 Grad) so ein Hall Effekt Sensor (z.B. A3144).
> Mit Hall Effekt Sensoren hab ich allerdings "0" Erfahrung.

Da reichen auch 3 Stück aus. Hallsensoren haben ja normalerweise einen 
Analog-Ausgang. Wenn du 3 Stück nun im Dreieck unter einem 
exzentrischen Magneten platzierst, dann kannst du auf die Position 
rückschließen.

Alternativ AS5145 ist ein Magnet-Drehgeber-IC. Über den hältst du einen 
Magnet und kannst über SPI den Winkel auslesen. Der Magnet sitzt auf der 
Achse zentrisch über dem IC. z.B. 
https://www.youtube.com/watch?v=DQdHslX-5Lo

von JojoS (Gast)


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Es gibt auch analoge Hallsensoren die als Winkelkodierer arbeiten. Habe 
ich aber bisher nur in der Werbung gesehen, frag mal Google.

von hauspapa (Gast)


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Wenn ich das:

>36 Stück (alle 10 Grad)...

richtig verstehe, kannst Du mit Deiner Idee 72 Schritte auflösen.
(Der Magnet muss immer 1-2 Sensoren auslösen sonst gibt es Lücken und Du 
weisst nicht wo er ist)

Das lässt sich auch mit geschickter Magnet und Sensoranordnung auf 7 
Stk. Sensoren reduzieren. Wenn Dir 64 Positionen reichen auch 6 Stk 
Sensoren. Braucht dafür aber ein paar Magnete mehr.

viel Erfolg
Hauspapa

von Oldie (Gast)


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Warum so umständlich mit Magneten?

Habe früher mal Bauvorschläge mit optischer Erfassung
gesehen. Mit Codierscheibe, oder -zylinder.

6 LEDs / Fototransistoren ergeben eine Auflösung von 5,6°.

Der Wind hält seine Richtung selten genauer ein. ;-)

Die Anordnung der Blenden sollte nach Gray-Code erfolgen,
so dass sich bei Zwischenschritten keine Fehlinformation
ergibt.

von David (Gast)


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Schau dir mal die "Magnetic Rotary Encoder" von Austria MicroSystems an:
https://www.ams.com/eng%29/Products/Position-Sensors
Da palzierst du quasi nur mehr einen einfachen Stabmagneten über den IC, 
und dieser spuckt dir dann digital den Winkel aus. Beim AS5030 
Datenblatt siehst du auf Seite 11 was ich meine.

von Herbert K. (avr-herbi)


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hauspapa schrieb:
> richtig verstehe, kannst Du mit Deiner Idee 72 Schritte auflösen.
> (Der Magnet muss immer 1-2 Sensoren auslösen sonst gibt es Lücken und Du
> weisst nicht wo er ist)

genau so hatte ich das gedacht. Darum auch einen Magneten, der so breit 
ist, das immer mindestens 1 oder 2 Sensoren "signalisieren". Dann weiß 
man nach Stromausfall auch immer sofort, wie der Stand ist.

------------------------

Danke schon einmal für die anderen Lösungen. Die haben auch ihren 
Charme. Da hab ich am Wochenende ja keine Langeweile :-)

von Karl H. (kbuchegg)


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Was ich gerne mal probieren möchte:

Eine Scheibe mit einem Schlitz entlang des Umfangs, der keilförmig immer 
breiter wird. Eine fix stehende Photodiode drunter, eine fix stehende 
LED drüber und über die Lichtmenge sollte sich rauskriegen lassen, wie 
die Scheibe steht. Im Prinzip eine Lichtschranke mit einer Blende, wobei 
die Blende je nach Drehwinkel der Scheibe breiter bzw. weniger breit 
wird.

Fände ich interessant, wie genau man damit die Verdrehung feststellen 
kann. Das Problem an der 360° Position, wo die Keilspitze auf das Ende 
trifft (theoretisch), könnte man dadurch entschärfen, dass man 2 
konzentrische Keile in die Scheibe macht (und natürlich 2 
Lichtschranken), die um 180° phasenverschoben sind und dann jeder für 
sich auch nicht mehr 360° abdecken müssen. Sonst würde die Scheibe ja 
auseinanderfallen :-)

Hat das schon mal wer probiert?

von Herbert K. (avr-herbi)


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Oldie schrieb:
> Die Anordnung der Blenden sollte nach Gray-Code erfolgen,
> so dass sich bei Zwischenschritten keine Fehlinformation
> ergibt.

Das hatte ich auch schon im Sinn, aber wieder verworfen, da ich keine 
Idee hatte, wie ich die Scheibe herstellen kann, ausser mit so kleinen 
Feilen in Handarbeit. Als Material hatte ich einfach doppelseitiges 
Epoxid im Sinn.
Fotodiode auf der einen Seite und LED auf der anderen Seite - 
Lichtschranke sozusagen.

Aber gerade eben beim Tippen eingefallen ... würde ja auch vielleicht 
auch mit Reflex... CNY70 funktionieren. Spart die Feilerei. Gray Code 
Scheibe ausdrucken und fixieren auf einer alter CD/DVD aufkleben oder so 
ähnlich.

von Herbert K. (avr-herbi)


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Karl Heinz schrieb:
> Eine Scheibe mit einem Schlitz entlang des Umfangs, der keilförmig immer
> breiter wird.

Wie war das mit den optischen Computermäusen? Sind da nicht Chips drin, 
die ein grobes Raster erfassen. Ich meine, ich hätte da mal einen 
Artikel gelesen. Da muß man dann vielleicht nur noch nur Fremdlicht 
ausschliessen, wenn das ginge.

von JojoS (Gast)


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Karl Heinz schrieb:
> Eine Scheibe mit einem Schlitz entlang des Umfangs, der keilförmig immer
> breiter wird.

Das geht auch mit einem induktiven Sensor und einer keilförmigen 
Kupferfläche. Von Ti gibt es den LDC1000 als Sensor, da ist das als 
Beispiel in der Appnote drin. Den Sensor bekommt man als Sample, fertig 
mit MSP430 und USB für ca. 25€.

von butsu (Gast)


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Warum nicht die Grey Code Scheibe einfach auf Overheadfolie ausdrucken 
und auf eine Plexiglasscheibe o.ä. kleben. Alternativ aus nicht 
transparentem Kunststoff lasern.
Eine Anzahl Fotodioden je nach gewünschter Auflösung auf die eine Seite, 
ein paar kleine LEDs auf die andere Seite, zwei kleine Kugellager, ein 
gedrehtes Gehäuse mit Simmering. Wenn das richtig gemacht wird, hält es 
ewig.

von Oldie (Gast)


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Kann man eine Scheibe nehmen, oder lieber einen Zylinder,
damit sollte es kompakter werden.

von Oldie (Gast)


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Die Keilgeschichte finde ich INTERESSANT.
Etwa so, wie Spock (Star-Trek) das Wort ausgesprochen hat. ;-)

Die Reproduzierbarkeit dürfte mit einigem Aufwand verbunden sein.

von Herbert K. (avr-herbi)


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Karl Heinz schrieb:
> Eine Scheibe mit einem Schlitz entlang des Umfangs, der keilförmig immer
> breiter wird.

Für Karl Heinz:
Vielleicht als Anregung:
http://www.sander-electronic.de/be00010.html

Wer sich für die Maus Sensoren interessiert mal googeln nach:
Mouse-Sensoren von Agilent, den 2030 und den 2051 (sucht einfach nach 
"adns 2051"

von Herbert K. (avr-herbi)


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Oldie schrieb:
> Kann man eine Scheibe nehmen, oder lieber einen Zylinder,
> damit sollte es kompakter werden.

Auch eine gute Idee !  Danke !

von M. S. (elpaco)


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Mit geeigneter Übersetzung könntest du evtl einen Inkrementalgeber 
verwenden. Du müsstest einmal die Anfangsposition festlegen und könntest 
ausgehend davon dann anhand der Inkremente berechnen, in welche Richtung 
die Fahne momentan zeigt.

von Georg (Gast)


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Hallo,

wenn du schon einen AtMega damit befasst, kannst du auch gleich einen 
Kompasschip verwenden, das ist heute billige Massenware, weil in jedem 
Handy, und du musst nicht mal was ausrichten, weil er von selbst weiss 
wo Norden ist. Billiger als Mengen von Reedkontakten oder Hallsensoren 
ist es auch.

Georg

von Wind (Gast)


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von Helmut -. (dc3yc)


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Das Originalpoti der ELV-Windmesser ist beim Conrad unter 424102 - 62 zu 
bekommen. Meines ist seit Jahren auf dem Dach in Betrieb.

von Oldie (Gast)


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Wind (Gast) schrieb:
> Fertige Lösung:
> http://www.thingiverse.com/thing:42858

Habe mir gerade das Schema angesehen:
"How the used optical encoding (Single Track Grey Code) works."
Abgesehen vom falschen 'e' bei GRAY eine hübsche Lösung!

Mit einem Single-Track Gray Code kommt man zwar nicht ganz
auf die theoretische 5-Bit Auflösung von 11,25°, aber schon fast
(12°) auf die gewünschte Auflösung von 10°.
- Etwas besser, als N - NNW - WNW - W ... (15°).

Für den Selbstbau ist es vielleicht nachteilig, dass man die 
LEDs/Fototransistoren nicht einfach und überschaubar in einer
Reihe anordnen kann. Es kommen schnell Fehler durch ungenaue
Positionierung dazu.

von Herbert K. (avr-herbi)


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>> http://www.thingiverse.com/thing:42858

Ich hab den weiterführenden Text dazu nicht gleich gefunden. Falls es 
jemanden auch so geht, hier ein dazugehörender Link mit Animation:
http://yoctopuce.com/EN/article/how-to-measure-wind-part-2

Part1 ist ein Anemometer
http://yoctopuce.com/EN/article/how-to-measure-wind-part-1

: Bearbeitet durch User
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